本發(fā)明涉及具有開關(guān)電源裝置和控制開關(guān)電源裝置的控制電路的電力轉(zhuǎn)換裝置，尤其是涉及搭載于汽車的電力轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

近年，以化石燃料的枯竭和地球環(huán)境問題的惡化為背景，對于混合動力汽車和電動汽車那樣的利用電能的汽車的關(guān)注正在提高，正在增進實用化。這樣的使用了電能的汽車大多情況下具有電力轉(zhuǎn)換裝置，其從高電壓蓄電池使電壓降壓而將必要的電力向低電壓的電氣設(shè)備供給，上述高電壓蓄電池用于對為了驅(qū)動車輪的發(fā)動機供給電力。在對空調(diào)、音頻設(shè)備、汽車的控制器等的電氣設(shè)備供給電力的電力轉(zhuǎn)換裝置中，通常使用開關(guān)電源裝置。

在此，電力轉(zhuǎn)換裝置在轉(zhuǎn)換電力時，產(chǎn)生銅耗或固定損耗這樣的損失。在開關(guān)電源裝置中產(chǎn)生的銅耗與輸出電流的2次方成比例。為了提高電力轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率，有將2開關(guān)電源裝置并聯(lián)設(shè)置的情況。通過構(gòu)成并聯(lián)連接的電力轉(zhuǎn)換裝置，能夠?qū)⒏鏖_關(guān)電源的輸出電流減半，因此能夠降低銅耗，由此能夠?qū)㈦娏D(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率大幅提高。

另外通常在開關(guān)電源裝置中產(chǎn)生的損失，除了與輸出電流的2次方成比例的銅耗以外，還存在不依賴于負(fù)載電流的大小的固有的固定損耗(例如通過對變壓器施加電壓產(chǎn)生的鐵耗)。由于固定損耗不依賴于輸出電流值而產(chǎn)生，在輸出電流值較小的狀態(tài)下，整體損耗中，固定損耗所占的比例相對較大。特別是在汽車中在使用空調(diào)那樣的負(fù)載較大的電氣設(shè)備時，其負(fù)載電流成為該電力轉(zhuǎn)換裝置的最大輸出電流值附近，當(dāng)使用上述那樣的負(fù)載較大的電氣設(shè)備時，輸出電流值變得非常小。即，在負(fù)載較大的狀態(tài)和負(fù)載較小的狀態(tài)的任一者時，電力轉(zhuǎn)換裝置進行運轉(zhuǎn)的情況較多。因此，在輸出電流值較小的情況下，電力轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率較低，因此高電壓蓄電池的消耗增大。

因此，當(dāng)輸出電流值較小時，有使多個并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置的一者停止的方法。當(dāng)輸出電流值成為任意值以下時，進行使并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置的一者停止的控制。通過該控制方法，在負(fù)載較小的情況下，由于一方開關(guān)電源裝置的工作停止，開關(guān)電源裝置的固定損耗減少，因此負(fù)載較小時的電力轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率被改善。作為進行這樣的控制的電力轉(zhuǎn)換裝置，例如公知的是日本特開2002-291247號公報(專利文獻1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-291247號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)課題

但是，上述電力轉(zhuǎn)換裝置，由于驅(qū)動車輪的發(fā)動機所必須的電壓為大約400v，比較高，因此，在并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置中，存在高電壓對應(yīng)的開關(guān)元件。通常，高電壓對應(yīng)的開關(guān)元件的成本較高，占有面積變大。

上述電力轉(zhuǎn)換裝置在各輸出電流值較小時，使多個并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置的一方停止，構(gòu)成并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置的一方停止的結(jié)構(gòu)。但是，在專利文獻1中，由于形成上述結(jié)構(gòu)，存在接下來這樣的問題。即，由于使并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置的一方停止，通過使并聯(lián)數(shù)量增加，搭載的元件增加，因此，尤其是高電壓對應(yīng)的開關(guān)元件也增加，電力轉(zhuǎn)換裝置的成本和尺寸變大。

本發(fā)明的目的在于，為了解決這樣的問題，提供一種新的電力轉(zhuǎn)換裝置和具備它的汽車，其在由并聯(lián)連接的多個開關(guān)電源裝置構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換裝置中，能夠削減電力轉(zhuǎn)換裝置的成本和尺寸的電路結(jié)構(gòu)，和在上述電路結(jié)構(gòu)中，改善了負(fù)載較小時的轉(zhuǎn)換效率。

用于解決課題的技術(shù)方案

本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置包括：與第一變壓器的一次側(cè)的一端連接且與第二變壓器的一端連接的共用開關(guān)橋臂；與所述第一變壓器的一次側(cè)的另一端連接的第一開關(guān)橋臂；與所述第二變壓器的一次側(cè)的另一端連接的第二開關(guān)橋臂；與所述第一變壓器的二次側(cè)連接的第一二次電路；和與所述第二變壓器的二次側(cè)連接的第二二次電路，所述共用開關(guān)橋臂、所述第一開關(guān)橋臂和所述第二開關(guān)橋臂在輸入端子電并聯(lián)連接，所述第一二次電路和所述第二二次電路在輸出端子電并聯(lián)連接。優(yōu)選設(shè)所述共用開關(guān)橋臂的開關(guān)控制信號與所述第一開關(guān)橋臂的開關(guān)控制信號的相位差為t1，使所述共用開關(guān)橋臂的開關(guān)控制信號與所述第二開關(guān)橋臂的開關(guān)控制信號的相位差為t2，在所述輸出端子中流動的電流比規(guī)定的電流值小的情況下，控制所述相位差t1或者所述相位差t2的任意一者以使其成為零。

發(fā)明效果

依據(jù)本發(fā)明，通過使第一開關(guān)電源裝置和第二開關(guān)電源裝置的高電壓對應(yīng)的開關(guān)元件的一部分共用化，能夠削減電力轉(zhuǎn)換裝置的成本和尺寸，并且在輕負(fù)載狀態(tài)中，一方的高電壓對應(yīng)的開關(guān)元件的驅(qū)動?xùn)艠O信號與共用化的開關(guān)電源裝置的驅(qū)動?xùn)艠O信號相等，因此向并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置的一方變壓器的施加電壓成為零，所以一方的變壓器鐵耗成為零，能夠改善在輕負(fù)載時的轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1是表示實施例1的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示實施例1的重負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。

圖3(a)是表示圖2的a中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖3(b)是表示圖2的b中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖3(c)是表示圖2的c中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖3(d)是表示圖2的d中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖4是表示實施例1的輕負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。

圖5(a)是表示圖4的a中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖5(b)是表示圖4的b中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖5(c)是表示圖4的c中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖5(d)是表示圖4的d中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖6是表示實施例1的電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流io和轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系圖。

圖7是表示實施例2的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖8是表示實施例2的重負(fù)載模式和輕負(fù)載模式中的柵極信號波形圖。

圖9是表示實施例3的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖10是表示實施例4的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖11是表示實施例4的共用開關(guān)橋臂2為開路故障的情況下的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。

圖12(a)是表示圖11的a中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖12(b)是表示圖11的b中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖12(c)是表示圖11的c中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖12(d)是表示圖11的d中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖13是表示實施例4的第一開關(guān)橋臂3為開路故障的情況下的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。

圖14(a)是表示圖13的a中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖14(b)是表示圖13的b中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖14(c)是表示圖13的c中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖14(d)是表示圖13的d中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖15是表示實施例5的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖16是表示實施例5的重負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。

圖17(a)是表示圖16的a中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖17(b)是表示圖16的b中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖17(c)是表示圖16的c中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖17(d)是表示圖16的d中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖18是表示實施例5的輕負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。

圖19(a)是表示圖18的a中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖19(b)是表示圖18的b中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖19(c)是表示圖18的c中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

圖19(d)是表示圖18的d中開關(guān)電源裝置的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。

具體實施方式

以下，使用附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明并不限定于以下的實施方式，在本發(fā)明的技術(shù)概念中，各種變形來和應(yīng)用例也是包括在本發(fā)明的范圍中的內(nèi)容。

實施例1

圖1是第一實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置(功率轉(zhuǎn)換裝置)的構(gòu)成圖。在本實施方式中的電力轉(zhuǎn)換裝置由開關(guān)電源裝置1構(gòu)成。開關(guān)電源裝置1的輸入端子19與高電壓蓄電池16的正極17連接。開關(guān)電源裝置1的輸入端子20與高電壓蓄電池16的負(fù)極18連接。

輸入電容器21與輸入端子19、20連接。

在開關(guān)電源裝置1的輸入端子19并聯(lián)地連接共用開關(guān)橋臂(switchleg)2的一方端子2a、第一開關(guān)橋臂3的一方端子3a和第二開關(guān)橋臂4的一方端子4a。在開關(guān)電源裝置1的輸入端子20并聯(lián)地連接共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b、第一開關(guān)橋臂3的另一方端子3b和第二開關(guān)橋臂4的另一方端子4b。

共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4分別具有串聯(lián)連接的mosfet。此外，在本實施例中使用了mosfet，但也可以使用igbt等的開關(guān)元件。

共用開關(guān)橋臂2的中點2c與第一變壓器5的一次繞組的一方端子5a、第二變壓器6的一次繞組的一方端子6a連接。第一開關(guān)橋臂3的中點3c與第一變壓器5的一次繞組的另一方端子5b連接。第二開關(guān)橋臂4的中點4c與第二變壓器6的一次繞組另一方端子6b連接。

第一變壓器5與由二極管構(gòu)成的整流電路7連接。整流電路7與由扼流線圈和平滑電容器構(gòu)成的平滑電路9連接。平滑電路9的一方端子9a與連接端子22連接。平滑電路9的另一方端子9b與連接端子23連接。第二變壓器6與由二極管構(gòu)成的整流電路8連接。整流電路8與由扼流線圈和平滑電容器構(gòu)成的平滑電路10連接。平滑電路10的一方端子10a與連接端子22連接。平滑電路10的另一方端子10b與連接端子23連接。

輸出電容器11與輸出端子24、25連接。開關(guān)電源裝置1連接有連接端子22和輸出端子24。在連接端子23與輸出端子25之間連接有對輸出電流進行檢測的電流檢測器12。負(fù)載13的一方端子14與輸出端子24連接。負(fù)載13的另一方端子15與輸出端子25連接。

開關(guān)電源裝置1具有控制電路26?？刂齐娐?6控制共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4的動作。

在圖1中所說明的本實施方式中，第一變壓器5和第二變壓器6采用中心抽頭方式，但也可以采用倍流方式或其它方式。另外，整流電路7、8使用二極管整流，但也可以使用利用了mosfet的同步整流方式等其它的整流方式。另外，開關(guān)電源裝置1連接有連接端子22和輸出端子24，對輸出電流進行檢測的電流檢測器12連接在連接端子23與輸出端子25之間，連接連接端子23與輸出端子25，對輸出電流進行檢測的電流檢測器12也可以連接在連接端子22與輸出端子24之間。另外，第一變壓器5和第二變壓器6的匝數(shù)比如果彼此相等，則匝數(shù)也可以不同。

控制電路26監(jiān)視輸出電容器11的輸出電壓和由電流檢測器12所檢測出的輸出電流?？刂齐娐?6基于所檢測出的輸出電流，以使輸出電壓成為規(guī)定值的方式，控制開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4的動作。在此，與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19、20之間的(輸入)電壓定義為vin，與輸出端子24、25之間的(輸出)電壓定義為vo，由電流檢測器12所檢測出的輸出電流定義為io，輸出電流的最大值定義為iomax。

在開關(guān)電源裝置1中存在2個模式。一個是負(fù)載較大的重負(fù)載模式。另一個是負(fù)載較小的輕負(fù)載模式。這里，設(shè)改變控制的動作模式的電流值為ic。ic的條件是ic的值比iomax小(ic<iomax)。ic的值的決定方法是，能夠設(shè)為使重負(fù)載模式和輕負(fù)載模式中的開關(guān)電源裝置1的轉(zhuǎn)換效率相等的輸出電流值等，可以任意地決定。以下，對于重負(fù)載模式和輕負(fù)載模式的詳細內(nèi)容進行說明。此外，在以下說明中，記載了輸入端子20的電位為零的情況，但當(dāng)輸入端子20的電位不為零時，要在上述的各電位加上輸入端子20的電位。

在io比ic大，且io比iomax小的狀態(tài)(ic<io<iomax)中，以以下說明的重負(fù)載模式執(zhí)行控制。

圖2是表示重負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓的圖。圖2的柵極信號波形表示構(gòu)成各開關(guān)橋臂的開關(guān)元件中，對與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19側(cè)連接的開關(guān)元件施加的柵極電壓。此外，對與輸入端子20側(cè)連接的開關(guān)元件施加的柵極信號波形成為將圖2所示的柵極信號反轉(zhuǎn)的波形。以下除非另有說明，在其它的實施方式中也是同樣的。

控制電路26監(jiān)視輸出電容器11的輸出電壓和由電流檢測器12所檢測出的輸出電流。在重負(fù)載模式中，以輸出電壓成為規(guī)定值的方式，以開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，控制第一開關(guān)橋臂3的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ3和第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4。通過控制時間tφ3，控制向第一變壓器5的輸入電壓的施加時間。另外，通過控制tφ4，控制向第二變壓器6的輸入電壓的施加時間。這時，設(shè)共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4的開關(guān)周期為t，向第一變壓器5的施加電壓vt5由下述(1)式表示，向第二變壓器6的施加電壓vt6由(2)式表示。

[式1]

[式2]

利用圖3(a)至圖3(d)說明重負(fù)載模式中的動作。圖3(a)至圖3(d)分別對應(yīng)于圖2中的期間a至d中的動作方式圖示了高電壓蓄電池側(cè)的電路中流動的電流。

圖3(a)表示圖2的a的狀態(tài)中的開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖2的期間a，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號為導(dǎo)通，第一開關(guān)橋臂3的柵極信號為關(guān)斷，第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，共用開關(guān)橋臂2的中點2c的電位為vin，第一開關(guān)橋臂3的中點3c的電位為零，第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位為零。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為vin，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin。

這時，從輸入端子19流動到共用開關(guān)橋臂2的電流從共用開關(guān)橋臂的中點2c向第一變壓器5和第二變壓器6流動。流動到第一變壓器5的電流從第一開關(guān)橋臂3的中點3c向輸入端子20流動。流動到第一變壓器6的電流從第二開關(guān)橋臂4的中點4c向輸入端子20流動。

圖3(b)是表示圖2的b的狀態(tài)中的開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖2的期間b，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，從共用開關(guān)橋臂的中點2c向第一變壓器5和第二變壓器6流動。流動到第一變壓器5的電流從第一開關(guān)橋臂3的中點3c向共用開關(guān)橋臂2的一方端子2a流動。流動到第二變壓器6的電流從第二開關(guān)橋臂4的中點4c向共用開關(guān)橋臂2的一方端子2a流動。之后，通過第一變壓器5的漏感和第二變壓器6的漏感，如圖3(b)所示電流流路的方向變成反向。

圖3(c)是表示圖2的c的狀態(tài)中的開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖2的期間c，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為vin，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin。

這時，從輸入端子19流動的電流流動到第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4。電流從第一開關(guān)橋臂3的中點3c經(jīng)由第一變壓器5向共用開關(guān)橋臂2的中點2c流動。另外，電流從第二開關(guān)橋臂4的中點4c經(jīng)由第二變壓器6向共用開關(guān)橋臂2的中點2c流動。

圖3(d)是表示圖2的d的狀態(tài)中的開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖2的期間d，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，從共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b向第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4流動電流。來自第一開關(guān)橋臂3的中點3c的電流向第一變壓器5流動。來自第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電流向第二變壓器6流動。在第一變壓器5和第二變壓器6中流動的電流向共用開關(guān)橋臂2的中點2c流動。之后，如圖3(d)所示，電流流路的方向反相。

在io比ic小，并且io比零大的狀態(tài)(0<io<ic)下，以以下說明的輕負(fù)載模式執(zhí)行控制。

圖4是表示輕負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓的圖。與圖2同樣地，圖4的柵極信號波形表示在構(gòu)成各開關(guān)橋臂的開關(guān)元件中，對與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19側(cè)連接的開關(guān)元件施加的柵極電壓。

控制電路26在輕負(fù)載模式中，以開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，將第一開關(guān)橋臂3的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ3設(shè)為零。另外，以使輸出電壓成為規(guī)定值的方式，以開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，控制第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4。由于tφ3為零，向第一變壓器5的輸入電壓的施加時間為零。另外，通過控制tφ4來控制向第二變壓器6的輸入電壓的施加時間。這時，設(shè)共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4的開關(guān)周期為t時，向第一變壓器5的施加電壓vt5由下述(3)式表示，向第二變壓器6的施加電壓vt6由(4)式表示。

[式3]

vt5＝0...(3)

[式4]

利用圖5(a)至圖5(d)說明輕負(fù)載模式中的動作。圖5(a)至圖5(d)分別與圖4中的期間a至d中的動作方式對應(yīng)地表示高電壓蓄電池側(cè)的電路中流動的電流。

圖5(a)表示圖4的a的狀態(tài)中的開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖4的期間a，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號為導(dǎo)通，第一開關(guān)橋臂3的柵極信號為導(dǎo)通，第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，共用開關(guān)橋臂2的中點2c的電位為vin，第一開關(guān)橋臂3的中點3c的電位為vin，第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位成為零。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin。

這時，電流從輸入端子19流動到共用開關(guān)橋臂2和第一開關(guān)橋臂3。在共用開關(guān)橋臂2中流動的電流從共用開關(guān)電流2的中點2c流向第二變壓器6。在第一開關(guān)橋臂3中流動的電流從第一開關(guān)橋臂3的中點3c經(jīng)由第一變壓器5流向第二變壓器6。在第二變壓器中流動的電流通過第二開關(guān)橋臂的輸入端子20側(cè)的開關(guān)元件流向輸入端子20。

圖5(b)表示圖4的b的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖2的期間b中，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，電流從第二開關(guān)橋臂的一方端子4a流動到共用開關(guān)橋臂2和第一開關(guān)橋臂3。在共用開關(guān)橋臂2中流動的電流從共用開關(guān)電流2的中點2c流向第二變壓器6。在第一開關(guān)橋臂3中流動的電流從第一開關(guān)橋臂3的中點3c經(jīng)由第一變壓器5流向第二變壓器6。在第二變壓器中流動的電流通過第二開關(guān)橋臂的輸入端子19側(cè)的開關(guān)元件流向共用開關(guān)橋臂2的一方端子2a和第一開關(guān)橋臂的一方端子3a。之后，如圖5(b)所示，電流流路的方向反相。

圖5(c)是表示圖4的c的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖4的期間c，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin。

這時，從第二開關(guān)橋臂4流動到第二變壓器6的電流流向共用開關(guān)橋臂2的中點2c。另外，從第二開關(guān)橋臂4流動到第二變壓器6的電流經(jīng)由第一變壓器5流向第一開關(guān)橋臂的中點3c。然后，電流經(jīng)由共用開關(guān)橋臂2和第一開關(guān)橋臂3的輸入端子20側(cè)的開關(guān)元件流向輸入端子20。

圖5(d)是表示圖4的d的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖4的期間d，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，在共用開關(guān)橋臂2和第一開關(guān)橋臂3的輸入端子20側(cè)的開關(guān)元件中流動的電流，流向第二開關(guān)橋臂4的另一方端子4b。電流從第二開關(guān)橋臂4的中點4c在第二變壓器6中流動。在第二變壓器6中流動了的電流流向共用開關(guān)橋臂2的中點2c，并且經(jīng)由第一變壓器5流向第一開關(guān)橋臂3的中點3c。之后，如圖5(d)所示那樣電流流路方向反相。

此外，在上述的本實施方式中，以開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，將第一開關(guān)橋臂3的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ3設(shè)為零，但設(shè)為零的開關(guān)橋臂可以是任意者，也可以將第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4設(shè)為零。另外，使相位差為零的順序也可以不固定。例如，使相位差為零的開關(guān)橋臂可以總是第一開關(guān)橋臂3，也可以使相位差為零的開關(guān)橋臂彼此交替。

依據(jù)本實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置共用開關(guān)橋臂1，通過控制共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第一開關(guān)橋臂3的柵極信號的相位差、和共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第二開關(guān)橋臂4的柵極信號的相位差，在重負(fù)載模式(ic<io<iomax)中，對第一變壓器5和第二變壓器6施加輸入電壓，并行地動作，由此能夠降低開關(guān)電源裝置1的銅耗。另外，在輕負(fù)載模式(0<io<ic)中，第一變壓器5的施加電壓成為零，能夠降低開關(guān)電源裝置1的固定損耗。即，在開關(guān)電源裝置1的全負(fù)載區(qū)域中，能夠提高轉(zhuǎn)換效率。并且，通過設(shè)置共用開關(guān)橋臂1，能夠削減開關(guān)元件的個數(shù)，能夠削減開關(guān)電源裝置的尺寸和成本。

圖6是表示輸入電壓vin設(shè)為400v、輸出電壓vo設(shè)為14v、iomax設(shè)為150a的情況下的、本實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流io與轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系圖。在圖中，輕負(fù)載模式中的轉(zhuǎn)換效率由虛線表示，重負(fù)載模式中的轉(zhuǎn)換效率由實線表示。這里，作為重負(fù)載模式中的轉(zhuǎn)換效率與低負(fù)載模式中的轉(zhuǎn)換效率成為相等的輸出電流值，使ic為75a。在輸出電流值io成為75a<io<150a的區(qū)域中設(shè)為重負(fù)載模式，由此為了驅(qū)動并聯(lián)連接的開關(guān)電源裝置1，維持為高效率。另外，輸出電流值io成為0a<io<75a的區(qū)域中設(shè)為輕負(fù)載模式，將向一方變壓器的施加電壓設(shè)為零，由此該變壓器的鐵耗成為零，相比重負(fù)載模式成為高効率。

實施例2

圖7是表示第2實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實施例的電力轉(zhuǎn)換裝置除了追加的元件以外，其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。追加的元件是檢測第一變壓器5的溫度的溫度檢測器27、和檢測第二變壓器6的溫度的溫度檢測器28?？刂齐娐?6監(jiān)視溫度檢測器27、28的值。關(guān)于其它的結(jié)構(gòu)省略說明。

在本實施方式中，從重負(fù)載模式轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載模式時，根據(jù)溫度檢測器27、28的檢測溫度決定與共用開關(guān)橋臂2的相位差為零的開關(guān)橋臂。由溫度檢測器27檢測出的溫度設(shè)為t1，由溫度檢測器28檢測出的溫度設(shè)為t2。

圖8是表示從重負(fù)載模式轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載模式時的溫度條件、輕負(fù)載模式中的共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4的柵極信號波形的圖。

由溫度檢測器27檢測出的溫度t1比由溫度檢測器28檢測出的溫度t2高的情況下(t1>t2)，形成為使對第一變壓器5的施加電壓為零的輕負(fù)載模式1。即，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第一開關(guān)橋臂3的柵極信號的相位差為零。

另一方面，由溫度檢測器27檢測出的溫度t1比由溫度檢測器28檢測出的溫度t2小的情況下(t1<t2)，形成為使對第二變壓器6的施加電壓為零的輕負(fù)載模式2。即，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第二開關(guān)橋臂4的柵極信號的相位差為零。

此外，即使溫度條件相反也可以。在由溫度檢測器27檢測出的溫度t1比由溫度檢測器28檢測出的溫度t2小的情況下(t1<t2)，形成為輕負(fù)載模式1，在由溫度檢測器27檢測出的溫度t1比由溫度檢測器28檢測出的溫度t2大的情況下(t1>t2)，也可以形成為輕負(fù)載模式2。

此外，在上述的本實施方式中，進行第一變壓器5和第二變壓器6的溫度檢測，切換動作模式來進行開關(guān)橋臂的選擇，但進行溫度檢測的元件也可以是變壓器的元件。例如，可以是第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4。另外，也可以是整流電路7、8。另外，也可是平滑電路9、10。

依據(jù)本實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，能夠通過溫度檢測器27、28檢測第一變壓器5的溫度t1和第二變壓器6的溫度t2，根據(jù)其檢測出的溫度的大小，選擇與共用開關(guān)橋臂2的柵極信號的相位差為零的開關(guān)橋臂。即，能夠在輕負(fù)載模式時使溫度環(huán)境嚴(yán)格的變壓器或整流電路、平滑電路停止，因此能夠緩和元件的溫度環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)電源裝置1的元件的長壽命化。即，能夠提高開關(guān)電源裝置1的可靠性。

實施例3

圖9是第三實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實施例的電力轉(zhuǎn)換裝置除了追加的元件以外，其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。追加的元件是檢測在平滑電路9中流動的電流的電流檢測器29和檢測在平滑電路10中流動的電流的電流檢測器30?？刂齐娐?6監(jiān)視電流檢測器29、30的值。關(guān)于其它的結(jié)構(gòu)省略說明。

這里，設(shè)在平滑電路9中流動的電流量為i1，在平滑電路10中流動的電流量為i2。i1與i2的合計成為輸出電流io(i1+i2＝io)。本實施方式的控制電路26基于i1的值控制共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第一開關(guān)橋臂3的柵極信號的相位差。另外，基于i2的值控制共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第二開關(guān)橋臂4的柵極信號的相位差?？梢允乖谄交娐?中流動的電流量i1與在平滑電路10中流動的電流量i2相等，也可以使在平滑電路9中流動的電流量i1與在平滑電路10中流動的電流量i2不相等。

在使用電流檢測器29、30的情況下，能夠省略電流檢測器12。在該情況下，將實施例1和實施例2中的輸出電流值io作為在平滑電路9中流動的電流量i1與在平滑電路10中流動的電流量i2的合計電流進行控制即可。

開關(guān)電源裝置1的輸出電流的不平衡主要是由于：第一開關(guān)橋臂3與第二開關(guān)橋臂4的元件不一致；整流電路7、8的元件不一致；平滑電路9、10的元件不一致；開關(guān)電源裝置1的配線不一致而產(chǎn)生的。尤其是在重負(fù)載模式中，輸出電流量也較大，電流不平衡變大，就會產(chǎn)生元件破壞等，開關(guān)電源裝置的可靠性有可能降低。

依據(jù)本實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，在重負(fù)載模式中，能夠基于i1的值控制與共用開關(guān)橋臂2的柵極信號的相位差，基于i2的值控制共用開關(guān)橋臂2的柵極信號與第二開關(guān)橋臂4的柵極信號的相位差。即，在進行使在平滑電路9中流動的電流量i1與在平滑電路10中流動的電流量i2相等的控制的情況下，能夠抑制由于第一開關(guān)橋臂3與第二開關(guān)橋臂4的元件的不一致、整流電路7、8的元件的不一致、平滑電路9、10的元件的不一致、開關(guān)電源裝置1的配線不一致而產(chǎn)生的電流不平衡。因此，能夠抑制開關(guān)電源裝置1的元件的電流集中，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)電源裝置1的元件的長壽命化。即，能夠提高開關(guān)電源裝置1的可靠性。

實施例4

圖10是第四實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實施例的電力轉(zhuǎn)換裝置除了追加的元件以外，其它的結(jié)構(gòu)與實施例1至實施例3相同。追加的元件是：與共用開關(guān)元件2的中點2c連接的電流檢測器31；與第一開關(guān)橋臂3的中點3c連接的電流檢測器32；和與第二開關(guān)橋臂4的中點4c連接的電流檢測器33?？刂齐娐?6監(jiān)視電流檢測器31、32、33的值。此外，電流檢測器31、32、33也可以作為能夠檢測共用開關(guān)元件2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4的開路故障的檢測裝置。關(guān)于其它的結(jié)構(gòu)省略說明。

在本實施例的結(jié)構(gòu)中，在開路故障時也能夠使開關(guān)電源裝置1動作。以下對其動作進行說明。首先，對于共用開關(guān)橋臂2成為了開路故障的情況進行說明。

圖11是共用開關(guān)橋臂2成為了開路故障的情況下的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。在共用開關(guān)橋臂2成為了開路故障的情況下，電流檢測器31檢測異常，向控制電路26發(fā)送異常檢測信號。當(dāng)接收到異常檢測信號時，控制電路26立即使共用開關(guān)橋臂2的動作停止。在共用開關(guān)橋臂2停止后，由第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4使開關(guān)電源裝置1動作。由于共用開關(guān)橋臂2為開路故障，柵極信號總是關(guān)斷。

控制電路26以輸出電壓成為規(guī)定值的方式，以開關(guān)電源裝置1的第一開關(guān)橋臂3的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，控制第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4。通過控制時間tφ4，控制向第一變壓器5和第二變壓器6的輸入電壓的施加時間。這時，設(shè)第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4的開關(guān)周期為t，向第一變壓器5的施加電壓vt5和向第二變壓器6的施加電壓vt6由下述的(5)式表示。

[式5]

利用圖12(a)至圖12(d)說明共用開關(guān)橋臂2在開路故障時的動作。圖12(a)至圖12(d)分別對應(yīng)圖11中的期間a至d的動作方式，圖示了在高電壓蓄電池側(cè)的電路中流動的電流。

圖12(a)表示在圖11的a的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖11的期間a，第一開關(guān)橋臂3的柵極信號為導(dǎo)通，第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，第一開關(guān)橋臂3的中點3c的電位為vin，第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位為零。由于第一變壓器5和第二變壓器6串聯(lián)連接，所以向第一變壓器5的施加電壓vt5成為vin/2，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin/2。

這時，開關(guān)電源裝置1的電流流路從輸入端子19依次流向第一開關(guān)橋臂3的一方端子3a、第一開關(guān)橋臂3的中點3c、第一變壓器5、第二變壓器6、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二開關(guān)橋臂4的另一方端子4b、共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b、輸入端子20。

圖12(b)是表示圖11的b的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖11的期間b，第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為導(dǎo)通。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，開關(guān)電源裝置1的電流流路從第一開關(guān)橋臂3的一方端子3a依次流向第一開關(guān)橋臂3的中點3c、第一變壓器5、第二變壓器6、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二開關(guān)橋臂4的一方端子4a、第一開關(guān)橋臂3的一方端子3a。之后，如圖12(b)所示那樣電流流路的方向反相。

圖12(c)是表示圖11的c的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖11的期間c，第一開關(guān)橋臂3的中點3c的電位為零，第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位成為vin。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為vin/2，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin/2。

這時，開關(guān)電源裝置1的電流流路從輸入端子19依次流向第二開關(guān)橋臂4的一方端子4a、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二變壓器6、第一變壓器5、第一開關(guān)橋臂3的中點3c、第一開關(guān)橋臂3的另一方端子3b、輸入端子20。

圖12(d)是表示圖11的d的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖11的期間d中，第一開關(guān)橋臂3和第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，開關(guān)電源裝置1的電流流路從第一開關(guān)橋臂3的另一方端子3b依次流向第二開關(guān)橋臂4的另一方端子4b、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二變壓器6、第一變壓器6、第一開關(guān)橋臂3的中點3c、第一開關(guān)橋臂3的另一方端子3b。之后，如圖12(d)所示，電流流路的方向反向。

此外，在上述的本實施方式中，說明了基于開關(guān)電源裝置1的第一開關(guān)橋臂3的柵極信號成為導(dǎo)通的時間，控制第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4的電路動作，但也可以基于開關(guān)電源裝置1的第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間，控制第一開關(guān)橋臂3的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ3。

接著，關(guān)于第一開關(guān)橋臂3成為了開路故障的情況進行說明。圖13是第一開關(guān)橋臂3成為了開路故障的情況下的柵極信號波形和變壓器施加電壓波形。第一開關(guān)橋臂3成為了開路故障的情況下，電流檢測器32檢測出異常，向控制電路26發(fā)送異常檢測信號。當(dāng)接收到異常檢測信號的情況下，控制電路26立即使第一開關(guān)橋臂3的動作停止。在第一開關(guān)橋臂3停止后，由共用開關(guān)橋臂2和第二開關(guān)橋臂4使開關(guān)電源裝置1動作。由于第一開關(guān)橋臂3為開路故障，因此柵極信號總是關(guān)斷。此外，在以下說明中，記載第一開關(guān)橋臂3成為了開路故障的情況，但在第二開關(guān)橋臂4成為了開路故障的情況下也進行同樣的動作。

控制電路26以輸出電壓成為規(guī)定值的方式，以開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，控制第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4。通過控制時間tφ4，控制向第二變壓器6的輸入電壓的施加時間。這時，將共用開關(guān)橋臂2和第二開關(guān)橋臂4的開關(guān)周期設(shè)為t，則向第一變壓器5的施加電壓vt5和向第二變壓器6的施加電壓vt6由以下的(6)式、(7)式表示。

[式6]

vt5＝0...(6)

[式7]

利用圖14(a)至圖14(d)說明第一開關(guān)橋臂3在開路故障時的動作。圖14(a)至圖12(d)分別對應(yīng)于圖13中的期間a至d的動作方式圖示了在高電壓蓄電池側(cè)的電路中流動的電流。

圖14(a)表示在圖13的a的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖13的期間a，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號為導(dǎo)通，第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，共用開關(guān)橋臂2的中點2c的電位為vin，第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位為零。由此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin。

這時，開關(guān)電源裝置1的電流流路從輸入端子19依次流向共用開關(guān)橋臂2的一方端子2a、共用開關(guān)橋臂2的中點2c、第二變壓器6、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二開關(guān)橋臂4的另一方端子4b、共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b、輸入端子20。

圖14(b)是表示圖13的b的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖13的期間b，共用開關(guān)橋臂2和第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為導(dǎo)通。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，開關(guān)電源裝置1的電流流路從共用開關(guān)橋臂2的一方端子2a依次流向共用開關(guān)橋臂2的中點2c、第二變壓器6、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二開關(guān)橋臂4的一方端子4a、第一開關(guān)橋臂3的一方端子3a。之后，如圖14(b)所示那樣，電流流路的方向反向。

圖14(c)是表示圖13的c的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。在圖13的期間c，共用開關(guān)橋臂2的中點2c的電位為零，第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位成為vin。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為vin。

這時，開關(guān)電源裝置1的電流流路從輸入端子19依次流向第二開關(guān)橋臂4的一方端子4a、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二變壓器6、共用開關(guān)橋臂2的中點2c、共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b、輸入端子20。

圖14(d)是表示圖13的d的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的高電壓蓄電池側(cè)的電路圖。圖13的期間d中，共用開關(guān)橋臂2和第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，向第一變壓器5的施加電壓vt5成為零，向第二變壓器6的施加電壓vt6成為零。

首先，開關(guān)電源裝置1的電流流路依次流向共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b、第二開關(guān)橋臂4的另一方端子4b、第二開關(guān)橋臂4的中點4c、第二變壓器6、共用開關(guān)橋臂2的中點2c、共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b。之后，如圖14(d)所示，電流流路的方向反向。

此外，在上述的本實施方式中，說明了以開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，控制第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ4的電路動作，但也可以以開關(guān)電源裝置1的第二開關(guān)橋臂4的柵極信號成為導(dǎo)通的時間為基準(zhǔn)，控制共用開關(guān)橋臂2的柵極信號成為導(dǎo)通的時間。

開關(guān)電源裝置1存在由于對元件的熱集中、過電流、過電壓和振動或應(yīng)力等的外在因素而產(chǎn)生元件故障的情況。尤其是，共用開關(guān)元件2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4成為開路故障的情況下，不能利用各開關(guān)橋臂向變壓器施加輸入電壓、必須使開關(guān)電源裝置1停止但是，尤其是在汽車中，開關(guān)電源裝置1是對空調(diào)或音頻設(shè)備、汽車的控制器等供給電力的裝置，在行駛中開關(guān)橋臂產(chǎn)生了故障的情況下，汽車的控制器變得不能動作，有可能導(dǎo)致重大的汽車事故。因此，開關(guān)電源裝置1即使在開路故障時也保持能夠動作的狀態(tài)是很重要的，所以對該開關(guān)電源裝置有這樣的要求。

依據(jù)本實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，通過與共用開關(guān)橋臂2的中點2c連接的電流檢測器31、與第一開關(guān)橋臂3的中點3c連接的電流檢測器32、與第二開關(guān)橋臂4的中點4c連接的電流檢測器33，各開關(guān)橋臂在成為了開路故障的情況下，通過對控制電路26發(fā)送異常檢測信號，即使共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3或第二開關(guān)橋臂4成為了開路故障的情況下，也能夠繼續(xù)開關(guān)電源裝置1的動作。因此，開關(guān)電源裝置1即使在開關(guān)橋臂的開路故障時也能夠保持能夠動作的狀態(tài)，能夠提高開關(guān)電源裝置1的可靠性，另外，在采用了本實施方式的開關(guān)電源裝置1的汽車中，即使故障時，也能夠使汽車的控制器進行動作，所以能夠抑制汽車事故。

實施例5

圖15是第五實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實施例的電力轉(zhuǎn)換裝置除了進行了改變和追加的元件以外，其它結(jié)構(gòu)與實施例1至實施例4相同。被改變的元件是由開關(guān)元件構(gòu)成平滑電路7的低電壓側(cè)電路35、和由開關(guān)元件構(gòu)成平滑電路8的低電壓側(cè)電路36。追加的元件是在共用開關(guān)橋臂2的另一方端子2b與輸入端子20之間連接的電流檢測器34。關(guān)于其它的結(jié)構(gòu)省略說明。

在本實施例的結(jié)構(gòu)中，即使在升壓動作時也能夠使開關(guān)電源裝置1動作。以下對其動作進行說明。

控制電路26監(jiān)視輸入電容器21的電壓和由電流檢測器34檢測出的電流?？刂齐娐?6基于所檢測出的電流，以高電壓蓄電池側(cè)的電容器的電壓成為規(guī)定值的方式，控制由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35、由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36、開關(guān)電源裝置1的共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4的動作。在此，將與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19、20之間的(輸入)電壓設(shè)為vhv，將與輸出端子24、25之間的(輸出)電壓設(shè)為vlv，將由電流檢測器34檢測出的電流設(shè)為ii，將該電流的最大值定義為iimax。

在開關(guān)電源裝置1中存在負(fù)載較大的重負(fù)載模式和負(fù)載較小的輕負(fù)載模式這2種模式。設(shè)改變控制的動作模式的電流值為ic2，則ic2的條件為ic的值比iimax小(ic2<iimax)。

ic2的值的決定方法可以是設(shè)定為使在重負(fù)載模式和輕負(fù)載模式中的開關(guān)電源裝置1的轉(zhuǎn)換效率成為相等的電流值，能夠任意地設(shè)定。以下，對重負(fù)載模式和輕負(fù)載模式的詳細內(nèi)容進行說明。此外，記載了輸入端子20的電位為零的情況，在輸入端子20的電位不是零的情況下，在上述的各電位加上輸入端子20的電位。

在ii比ic2大并且ii比iimax小的狀態(tài)(ic2<ii<iimax)下，按照以下說明的重負(fù)載模式執(zhí)行控制。另外，也可以利用實施例1至實施例4中記載的低電壓側(cè)的電流傳感器12選擇負(fù)載模式。

圖16是表示在重負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓的圖。圖16的柵極信號波形表示了由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件、和由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件，表示了構(gòu)成各開關(guān)橋臂的開關(guān)元件中，對與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19側(cè)連接的開關(guān)元件施加的柵極電壓。此外，對由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件、由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件和與輸入端子20側(cè)連接的開關(guān)元件施加的柵極信號波形，成為將圖16中所示的柵極信號錯開1/2周期的波形。

在重負(fù)載模式中，將在與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19、20之間的(輸入)電壓vhv成為規(guī)定值的方式，控制由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ35和由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ36。通過控制時間tφ35，控制向第一變壓器5的電壓的施加時間。另外，通過控制tφ36控制向第二變壓器6的電壓的施加時間。另外，利用高電壓側(cè)的共用開關(guān)橋臂2、第一開關(guān)橋臂3、第二開關(guān)橋臂4，通過第一變壓器5和第二變壓器進行整流動作。

利用圖17(a)至圖17(d)說明在重負(fù)載模式中的動作。圖17(a)至圖17(d)分別與圖16中的期間a至d中的動作方式相對應(yīng)，圖示了在電路中流動的電流。

圖17(a)是表示圖16的a的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。在圖16的期間a，由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件的柵極信號為關(guān)斷，由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件的柵極信號為關(guān)斷。另外，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號為關(guān)斷，第一開關(guān)橋臂3的柵極信號為導(dǎo)通，第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為導(dǎo)通。因此，從變壓器5的低電壓側(cè)的一方端子5c向變壓器5的低電壓側(cè)的中點5e施加電壓。所施加的電壓，對應(yīng)于變壓器的匝數(shù)比被升壓，從變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5a向變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5b施加電壓。高電壓側(cè)的電壓通過共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件和第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件被整流，對高電壓蓄電池16供給電力。

這時，從輸出端子24流動到由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的電流，通過在低電壓電路35中的變壓器端子5c側(cè)的開關(guān)元件，從變壓器5的低電壓側(cè)的一方端子5c流向變壓器5的中點5e，并流向輸出端子23。另外，通過利用變壓器5對高電壓側(cè)施加的電壓，在變壓器5中電流從高電壓側(cè)的一方端子5a流向高電壓側(cè)的另一方端子5b，通過共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件和第二開關(guān)橋臂4的上側(cè)的開關(guān)元件被整流，對高電壓蓄電池18供給電力。通過共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、和第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件對高電壓蓄電池16供給電力。

另外，與變壓器6連接的由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36、共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、第二開關(guān)橋臂4的上側(cè)的開關(guān)元件，也和與上述變壓器5連接的由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35、共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件的動作相同。

圖17(b)是表示圖16的b的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。圖16的期間b中，對第一變壓器5的施加電壓，是從變壓器5的低電壓側(cè)的一方端子5c對變壓器5的低電壓側(cè)的中點5e施加電壓，從變壓器5的低電壓側(cè)的另一方端子5d對變壓器5的低電壓側(cè)的中點5e施加電壓。由于這兩個電壓彼此方向相反，電壓彼此抵消。因此，變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5a與變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5b之間成為不被施加電壓的狀態(tài)。在變壓器6中也是同樣的。電流流路從輸出端子24通過低電壓電路35的變壓器端子5c側(cè)的開關(guān)元件，電流從變壓器5的一方端子5c流向變壓器5的中點5e，并且電流流向輸出端子25。另外，電流從輸出端子24通過低電壓電路35的變壓器端子5d側(cè)的開關(guān)元件，從變壓器5的另一方端子5d流向變壓器5的中點5e，并且電流流向輸出端子25。關(guān)于低電壓電路36也是相同的，所以省略說明。

圖17(c)是表示圖16的c的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。該期間為上述圖16的a的狀態(tài)中的電壓、電流流路反轉(zhuǎn)了的動作。省略詳細說明。

圖17(d)是表示圖16的d的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。該期間與上述圖16的b的狀態(tài)相同，所以省略詳細的說明。

在ii比ic2小并且ii比零大的狀態(tài)(0<ii<ic2)中，以以下說明的輕負(fù)載模式執(zhí)行控制。另外，也可以使用實施例1至實施例4中記載的低電壓側(cè)的電流傳感器12選擇負(fù)載模式。

圖18是表示在輕負(fù)載模式中的柵極信號波形和變壓器施加電壓的圖。圖18的柵極信號波形表示由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件、和由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件，表示在構(gòu)成各開關(guān)橋臂的開關(guān)元件中，施加到與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19側(cè)連接的開關(guān)元件的柵極電壓。此外，對由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件、由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件和與輸入端子20側(cè)連接的開關(guān)元件施加的柵極信號波形，成為將圖18所示的柵極信號錯開了1/2周期的波形。

控制電路26在輕負(fù)載模式中，以與開關(guān)電源裝置1的輸入端子19、20之間的(輸入)電壓vhv成為規(guī)定值的方式，控制由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ35，由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件的柵極信號成為導(dǎo)通的時間tφ36形成為零。通過控制時間tφ35，控制向第一變壓器5的電壓的施加時間。另外，因為tφ36為零，所以對變壓器6不施加電壓。另外，利用高電壓側(cè)的共用開關(guān)橋臂2和第一開關(guān)橋臂3，通過第一變壓器5和第二變壓器進行整流動作。第二開關(guān)橋臂4的柵極信號與共用開關(guān)橋臂2的柵極信號的相位差形成為零。

利用圖19(a)至圖19(d)說明在輕負(fù)載模式中的動作。圖19(a)至圖19(d)分別對應(yīng)圖18中的期間a至d的動作方式，圖示了在電路中流動的電流。

圖19(a)是表示在圖18的a的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。在圖18的期間a，由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件的柵極信號為關(guān)斷，由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的一方開關(guān)元件的柵極信號為關(guān)斷。另外，共用開關(guān)橋臂2的柵極信號為關(guān)斷，第一開關(guān)橋臂3的柵極信號為導(dǎo)通，第二開關(guān)橋臂4的柵極信號為關(guān)斷。因此，從變壓器5的低電壓側(cè)的一方端子5c對變壓器5的低電壓側(cè)的中點5e施加電壓。被施加的電壓對應(yīng)變壓器的匝數(shù)比被升壓，從變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5a對變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5b施加電壓。高電壓側(cè)的電壓通過共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、和第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件被整流，將電力供給到高電壓蓄電池16。

這時，從輸出端子24流動到由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路35的電流，通過低電壓電路35中的變壓器端子5c側(cè)的開關(guān)元件，從變壓器5的低電壓側(cè)的一方端子5c流向變壓器5的中點5e，并流向輸出端子23。另外，使用變壓器5通過施加到高電壓側(cè)的電壓，在變壓器5中電流從高電壓側(cè)的一方端子5a流向高電壓側(cè)的另一方端子5b，通過共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件和第二開關(guān)橋臂4的上側(cè)的開關(guān)元件被整流，并將電力供給到高電壓蓄電池18。通過共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、和第一開關(guān)橋臂3的上側(cè)的開關(guān)元件將電力供給到高電壓蓄電池16。

另一方面，與變壓器6連接的由開關(guān)元件構(gòu)成的低電壓側(cè)電路36，由于低電壓側(cè)電路36的一方開關(guān)元件的柵極信號為關(guān)斷，低電壓側(cè)電路36的另一方開關(guān)元件的柵極信號也為關(guān)斷，因此在變壓器6不施加電壓。另外，由于共用開關(guān)橋臂2的下側(cè)的開關(guān)元件、和第二開關(guān)橋臂4的下側(cè)的開關(guān)元件彼此成為導(dǎo)通，因此，共用開關(guān)橋臂2的中點2c與第二開關(guān)橋臂4的中點4c的電位相等，在變壓器6不施加電壓。

圖19(b)是表示圖18的b的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。在圖18的期間b，向第一變壓器5的施加電壓為，從變壓器5的低電壓側(cè)的一方端子5c對變壓器5的低電壓側(cè)的中點5e施加電壓，和從變壓器5的低電壓側(cè)的另一方端子5d對變壓器5的低電壓側(cè)的中點5e施加電壓。由于該2個電壓彼此方向相反，因此電壓彼此抵消。因此，變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5a與變壓器5的高電壓側(cè)的一方端子5b之間成為不被施加電壓的狀態(tài)。在變壓器6中也是同樣的。電流流路從輸出端子24通過低電壓電路35的一方開關(guān)元件，電流從變壓器5的一方端子5c流向變壓器5的中點5e，并且電流流向輸出端子25。另外，電流流路從輸出端子24通過低電壓電路35的另一方開關(guān)元件，電流從變壓器5的另一方端子5d流向變壓器5的中點5e，并且電流流向輸出端子25。關(guān)于低電壓電路36，由于與圖18的a的狀態(tài)相同所以省略說明。

圖19(c)表示圖18的c的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。該期間是上述圖18的a的狀態(tài)中的電壓·電流流路反轉(zhuǎn)了的動作。省略詳細的說明。

圖18(d)是表示圖19的d的狀態(tài)中開關(guān)電源裝置1的電路圖。該期間是與上述的圖18的b的狀態(tài)相同，因此省略說明。

此外，在上述的本實施方式中，將低電壓側(cè)電路36的開關(guān)元件的柵極信號設(shè)為零，將共用開關(guān)橋臂1與第二開關(guān)橋臂4的柵極信號的相位差設(shè)為零，但設(shè)為零的低電壓側(cè)電路和開關(guān)橋臂可以是任意者，可以是低電壓側(cè)電路35，也可以將第一開關(guān)橋臂3與共用開關(guān)橋臂1的柵極信號的相位差設(shè)為零。另外，將相位差設(shè)為零的順序也不固定。例如，將相位差設(shè)為零的開關(guān)橋臂可以總是第一開關(guān)橋臂3，也可以使將相位差設(shè)為零的開關(guān)橋臂彼此交替。

依據(jù)本實施方式的電力轉(zhuǎn)換裝置，在重負(fù)載模式(ic<ii<iimax)中，對第一變壓器5和第二變壓器6施加輸入電壓，通過并行地進行動作，能夠降低開關(guān)電源裝置1的銅耗。另外，在輕負(fù)載模式(0<ii<ic)中，第二變壓器6的施加電壓成為零，能夠降低開關(guān)電源裝置1的固定損耗。即，在開關(guān)電源裝置1的全負(fù)載區(qū)域中，即使在升壓動作時也能夠提高轉(zhuǎn)換效率。并且，通過設(shè)置共用開關(guān)橋臂1，能夠削減開關(guān)元件的個數(shù)，能夠削減開關(guān)電源裝置的尺寸和成本。

附圖標(biāo)記的說明

1：開關(guān)電源裝置

2：共用開關(guān)橋臂

3：第一開關(guān)橋臂

4：第二開關(guān)橋臂

5：第一變壓器

6：第二變壓器

7、8：整流電路

9、10：平滑電路

11：輸出電容器

12、29、30、31、32、33、34：電流檢測器

13：負(fù)載

14：負(fù)載的一方端子

15：負(fù)載的另一方端子

16：高電壓蓄電池

17：高電壓蓄電池的正極

18：高電壓蓄電池的負(fù)極

19、20：輸入端子

21：輸入電容器

22、23：連接端子

24、25：輸出端子

26：控制電路

27、28：溫度檢測器

35、36：低電壓側(cè)電路。